Trasporto di acqua e minerali nella pianta

Trasporto di acqua e minerali

L'acqua si muove nelle piante seguendo la differenza di potenziale di energia. Il potenziale di energia è

l'energia che viene immagazzinata da un oggetto e nel caso dell'acqua è detto potenziale idrico (si misura in

MPa). L'acqua si sposta sempre da zone a potenziale idrico maggiore ( zone con una concentrazione di

soluti minore ) a zone con potenziale idrico minore ( più concentrate ), infatti all'aumentare della forza idrica

diminuisce la quantità di soluti e viceversa. Nella pianta e in generale nei sistemi viventi, intervengono due

eventi principali:

Il flusso di massa: ovvero il movimento globale delle molecole di un liquido che si muovono tutte insieme

• nella stessa direzione. Esso è usato per spostare acqua e soluti da una parte all'altra di un organismo e

nelle piante è presente nello xilema.

La diffusione: ovvero il movimento casuale di molecole che si verifica quando vengono poste a contatto

• due soluzioni con concentrazione diversa. Le molecole si sposteranno dalla zona più concentrata a quella

meno concentrata secondo gradiente di concentrazione equilibrando il sistema. Più le soluzioni hanno

concentrazioni diverse, tanto maggiore sarà il gradiente di concentrazione e le molecole si muoveranno

tanto più velocemente. Nella diffusione è presente anche il fattore potenziale idrico, infatti esso è maggiore

nella soluzione a bassa concentrazione perché presentano più molecole di acqua, mentre sarà minore nella

soluzione più concentrata che presenta invece una concentrazione minore di molecole di acqua.

Mescolando due soluzioni diverse quindi, l'acqua si sposta dalla zona a potenziale idrico maggiore a quella

a potenziale idrico minore e quando si raggiunge l'equilibrio di concentrazione si ha anche l'equilibrio del

potenziale idrico che è uguale in tutto il recipiente.

L'ossigeno, l'anidride carbonica e l'acqua possono diffondere anche attraverso la membrana plasmatica,

l'anidride carbonica e l'ossigeno diffondono liberamente nella membrana fosfolipidi a perché sono apolari,

mentre l'acqua, che è polare, ha bisogno di passare attraverso dei canali detti acquaporine per raggiungere

l'altro lato della membrana. La diffusione è conveniente solo quando il gradiente di concentrazione è elevato

(così che le molecole fluiscano più velocemente) e la distanza tra le zone attraverso le quali devono spostarsi

le molecole sia breve. Un altro fenomeno di diffusione è l'osmosi. Esso comporta il movimento di acqua da

soluzioni meno concentrate ( potenziale idrico maggiore ) a zone più concentrate ( potenziale idrico maggiore

) fino a raggiungere l'equilibrio. Questo spostamento provoca un innalzamento di livello dell'acqua nella

soluzione che era più concentrata e un abbassamento nell'altra soluzione. Quando due soluzioni hanno

uguale concentrazione sono dette isotoniche, se hanno concentrazioni diverse quella più concentrata è detta

ipertonica e quella meno concentrata ipotonica. L'acqua si sposta quindi da soluzioni ipotoniche a ipertoniche.

Se una cellula animale viene immersa in una soluzione ipotonica, l'acqua tenderà a entrare fino a farla

scoppiare, se invece viene posta in una soluzione ipertonica, l'acqua uscirà dalla cellula che si rangrinzirà.

Nella cellula vegetale sono presenti la parete cellulare e il vacuolo, quindi quando essa è posta in una

soluzione ipotonica, l'acqua entra nella cellula e viene immagazzinata nel vacuolo che si ingrandisce

premendo il citoplasma verso la parete cellulare, che non potendo ingrandirsi perché è rigida, impedisce un

ulteriore ingresso di acqua e la cellula risulta quindi in una condizione di turgore, che è la condizione ottimale

per la cellula vegetale e non scoppia. Quando la cellula viene posta in una soluzione ipertonica, l'acqua esce

e la membrana plasmatica si stacca dalla parete cellulare in alcuni punti e questo processo è detto plasmolisi.

Esso è reversibile, infatti un conseguente ingresso di acqua riporta la cellula al normale stato di turgore,

infatti la plasmolisi è un processo normale nelle cellule vegetali. Se esso peró permane e non viene introdotta

acqua nella cellula, essa muore. Il turgore è molto importante per le piante giovani e per le piante che non

hanno un sistema meccanico di sostegno ben sviluppato perché il turgore delle cellule è quello che permette

loro di rimanere erette. Una plasmolisi prolungata infatti farebbe morire le piante perché senza acqua

appassirebbero.

L'acqua viene assorbita dalle piante a livello delle radici e attraversa i suoi strati corticali fino ad arrivare ai

vasi, grazie ai quali sale fino alle foglie e ai rami. Una volta giunta in questi punti, essa esce dai vasi e

raggiunge il parenchima clorofilliano per essere utilizzata per la fotosintesi. Qui passa allo stato di vapore

passa all'atmosfera grazie agli stomi e alla cuticola. Questo fenomeno di passaggi dell